FR2710188A1 - Interrupteur à commande accélérométrique. - Google Patents

Abstract

Interrupteur à commande accélérométrique comprenant, logés à l'intérieur d'un boîtier (2), deux éléments de contact électrique fixes (5, 7), une masselotte de contact électrique mobile (3) d'une première à une seconde position dans un logement (12) du boîtier (2), et un organe de retenue déformable destiné à retenir la masselotte (3) dans sa première position tant que celle-ci n'est pas soumise à une accélération ou décélération ayant atteint un seuil prédéterminé. Cette interrupteur comprend également des moyens de blocage (30) pour maintenir de façon irréversible la masselotte de contact (3) dans sa seconde position une fois qu'elle a atteint cette dernière. Cet interrupteur est notamment destiné à être monté dans un circuit électrique embarqué dans un engin balistique par exemple.

Description

La présente invention concerne un interrupteur à commande accélérométrique destiné à être monté dans un circuit électrique embarqué dans un engin ou véhicule soumis à des accélérations et/ou décélérations, ledit interrupteur comprenant, à l'intérieur d'un logement d'un boîtier, deux éléments de contact électrique fixes, une masselotte de contact mobile par inertie d'une première à une seconde position et un organe de retenue déformable destiné à retenir la masselotte de contact mobile dans sa première position tant que celle-ci n'est pas soumise à une accélération ou décélération ayant atteint un seuil prédéterminé lui permettant de passer dans sa seconde position où elle vient réaliser une connexion électrique entre les deux éléments de contact fixes.

Un tel interrupteur du type électromécanique est notamment décrit dans le document US-A-4,746,774.

L'organe de retenue de la masse de contact mobile dans sa première position est constitué par un ressort de compression dans lequel s'engage en partie la masse de contact mobile. Le ressort prend appui sur un fond du boîtier et tend à repousser la masse de contact mobile vers l'autre fond du boîtier. Lorsque l'interrupteur est soumis à une accélération ou décélération ayant atteint un seuil prédéterminé, la masse comprime le ressort et vient assurer un contact électrique entre les deux éléments conducteurs portés par le boîtier.

Un interrupteur du type électromécanique est également décrit dans le document US-A-5,134,255. Cet interrupteur se différencie du précédent par le fait que la masse mobile n'assure pas directement le contact électrique entre deux conducteurs portés par le boîtier, mais prend appui sur un piston creux à l'intérieur duquel sont logés un premier élément de contact et un ressort de compression qui tend à éloigner le premier élément de contact mobile d'un second élément de contact fixe, tant que l'interrupteur n'est pas soumis à une accélération ou décélération ayant atteint un seuil suffisant pour permettre à la masse mobile de déplacer le piston.

Un interrupteur du type électromécanique présente l'avantage d'être robuste, de structure relativement simple et bon marché. Cependant, ce type d'interrupteur présente l'inconvénient majeur d'être sensible à des phénomènes transitoires qui peuvent entraîner sa mise en résonnance sur sa fréquence propre. Dans ce cas, le fonctionnement de l'interrupteur peut être provoqué à des niveaux d'excitation Q fois inférieurs à la valeur normalement requise, Q étant le coefficient de qualité mécanique propre à l'interrupteur. On remédie habituellement à ce défaut en prévoyant des moyens d'amortissement, mais une telle solution augmente le temps de réponse de l'interrupteur. En outre, ce type d'interrupteur présente également un second inconvénient qui réside dans le fait que le contact, une fois assuré, n'est pas maintenu en permanence, c'est-à-dire que la masse mobile peut revenir éventuellement vers sa première position et ramener l'interrupteur à l'état ouvert.

I1 existe également des interrupteurs à commande accélérométrique du type électronique, qui utilisent un accéléromètre produisant un signal analogique ou numérique proportionnel au niveau d'accélération subi. Ce signal est comparé en permanence avec une valeur de seuil mise dans une mémoire. Lorsque le seuil est atteint, l'interrupteur actionne un organe de commutation du circuit électrique à commander.

Les interrupteurs du type électronique sont mieux protégés vis-à-vis des phénomènes de résonnance précités évoqués dans le cas des interrupteurs électromécaniques, car ils sont généralement apériodiques. Cependant, ces interrupteurs présentent l'inconvénient d'imposer la présence d'une source d'alimentation, et les composants utilisés restent sensibles à des phénomènes perturbateurs d'origine électromagnétique, à moins que ces composants aient subi un durcissement préalable.

Le but de l'invention est de concevoir un interrupteur à commande accélérométrique du type électromécanique qui soit capable de combiner les avantages des interrupteurs électromécaniques classiques et des interrupteurs électroniques, sans en présenter les inconvénients, et qui présente également comme principal avantage de maintenir l'interrupteur à l'état fermé, d'une manière irréversible, lorsque la masse de contact mobile a atteint sa seconde position.

A cet effet, l'invention propose un interrupteur à commande accélérométrique du type électromécanique et qui est caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens de blocage pour maintenir de façon irréversible la masselotte de contact dans sa seconde position une fois qu'elle a atteint cette dernière.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de blocage comprennent l'organe de retenue qui est élastiquement déformable.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe de retenue comporte au moins deux lames-ressorts qui font saillie radialement à l'intérieur du logement du boîtier, et forment d'une part une butée élastique pouvant être déformée par la masselotte mobile pour permettre son passage à sa seconde position et d'autre part, une butée fixe qui retient la masselotte de contact dans cette seconde position.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les lames-ressorts sont en appui sur une partie avant conique de la masselotte de contact et maintiennent cette dernière dans sa première position, tant que l'interrupteur n'est pas soumis à une accélération ou décélération.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier élément de contact fixe est constitué par une broche axiale et la masselotte de contact comporte à sa partie avant un canal axial dans lequel est destinée à s'engager ladite broche, et le second élément de contact fixe est constitué par une bague axiale comportant une surface interne conique dans laquelle est destinée à s'engager la partie avant conique de la masselotte de contact, et les moyens de blocage comprennent également une fente diamétrale aménagée à la partie avant de la masselotte de contact, fente qui coupe le canal précité et qui s'étend sensiblement sur toute sa longueur , la broche provoquant lors de son introduction dans le canal un élargissement de la fente et un blocage de la masselotte relativement à la bague au niveau de leurs surfaces de contact coniques.

Selon une variante de réalisation de l'invention, le second élément de contact fixe est constitué par les lames-ressorts qui sont en appui sur la masselotte lorsque cette dernière est dans sa seconde position.

Selon une autre variante de réalisation de l'invention, le premier élément de contact fixe est constitué par un bouchon axial et le second élément de contact fixe est constitué par une bague axiale comportant une surface interne conique dans laquelle est destinée à s'engager la partie avant conique de la masselotte de contact.

Enfin selon encore une autre variante de réalisation de l'invention, le premier élément de contact fixe est constitué par les lames-ressorts, et le second élément de contact fixe est constitué par une bague axiale comportant une surface interne conique dans laquelle est destinée à s'engager la partie avant conique de la masselotte de contact.

D'une manière générale, les moyens de blocage de la masselotte dans sa seconde position comprennent l'élément de retenue de la masselotte dans sa première position, mais ces moyens de blocage peuvent être égale ment constitués par un effet de coincement ou de blocage obtenu par une concordance de forme approprié entre la masselotte et une bague axiale fixe dans laquelle elle s'engage en passant dans sa seconde position. Dans ce cas, les lames-ressorts de l'organe de retenue peuvent participer ou non à cet effet de coincement. Enfin, dans cette optique, on peut avantageusement prévoir une fente dans la masselotte pour faciliter le coincement ou le blocage dans la bague.

Selon un avantage de l'invention, l'interrupteur permet la fermeture d'un circuit électrique de façon rapide, stable et définitive.

Un interrupteur accélérométrique selon l'invention peut être notamment utilisé dans le domaine des projectiles balistiques et auto-propulsés. Ces applications font de plus en plus appel à des fonctions électriques et électroniques qui nécessitent la mise en circuit d'une source d'alimentation après le tir du projectile. Un tel interrupteur peut être également utilisé dans le domaine automobile pour assurer le déclenchement d'un surtendeur de ceinture de sécurité lors d'un choc, ou le gonflement d'un coussin de protection pneumatique qui doit également intervenir lors d'un choc.

D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortiront de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple et dans lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un mode de réalisation d'un interrupteur selon l'invention, l'interrupteur étant représenté à l'état ouvert,
- la figure 2 est une vue semblable à celle de la figure 1 avec l'interrupteur représenté à l'état fermé,
- la figure 3 est une vue en perspective de la masselotte mobile dont la position définit l'état ouvert ou fermé de l'interrupteur,
- la figure 4 est une vue suivant la flèche IV de la figure 3, et
- les figures 5 à 7 sont des vues en coupe axiale de trois variantes de réalisation d'un interrupteur selon l'invention, l'interrupteur étant représenté à l'état fermé.

Sur les dessin, la référence 1 désigne un interrupteur selon l'invention qui est interposé entre deux conducteurs électriques 11 et 12 d'un circuit électrique dont la représentation a été volontairement limitée à ces deux conducteurs.

En se reportant notamment aux figures 1 et 2, l'interrupteur 1 comprend un boîtier 2 en un matériau isolant dans lequel sont logés un élément de contact électrique, tel qu'une masselotte 3, qui est mobile entre deux positions, et deux éléments de contact électriques 5 et 7 fixes et respectivement connectés aux deux conducteurs ll et 12.

Le boîtier 2 est scindé en deux demi-boîtiers 2a et 2b. Le demi-boîtier 2a comporte un logement 10 qui est destiné à recevoir librement la masselotte 3, lorsque celle-ci est dans sa première position. Ce logement 10 est par exemple réalisé sous la forme d'un alésage central borgne percé dans le corps du demi-boîtier 2a. Le demi-boîtier 2b comporte un logement 12 dans lequel sont logés les deux éléments de contact fixes 5 et 7. Ce logement 12 est par exemple réalisé sous la forme d'un alésage central qui traverse de part en part le corps du demi-boîtier 2b. Les deux logements 10 et 12 sont axialement alignés l'un avec l'autre, lorsque les demi-boîtiers 2a et 2b sont assemblés l'un à l'autre par tout moyen approprié.

En se reportant à la figure 3, la masselotte 3 est constituée par un corps 3a qui est calibré au diamètre interne du logement 10 du demi-boîtier 2a, et qui comporte, vers une extrémité, un prolongement axial 13 de forme cylindrique et de diamètre réduit qui est destiné à venir en appui sur le fond du logement 10. La masselotte 3 comporte également vers son autre extrémité ou extrémité avant en considérant son sens de déplacement, une partie de diamètre décroissant ou partie conique 3b axialement alignée avec le prolongement cylindrique 13. La partie conique 3b de la masselotte 3 est traversée par un canal axial cylindrique 14 qui s'étend de l'extrémité libre de la partie conique 3b sur toute la longueur de la masselotte 3 en traversant un dégagement cylindrique 15 d'axe perpendiculaire à celui du canal 14. La masselotte 3 comporte également une fente 17 délimitée par deux plans parallèles entre eux et à l'axe de la masselotte 3.

Cette fente 17 a une largeur inférieure au diamètre du canal 14 et s'étend de l'extrémité libre de la partie conique 3b jusqu'au dégagement cylindrique 15. La fente 17 a pour fonction d'autoriser une déformation élastique de la partie avant conique 3b de la masselotte 3 lorsqu'on introduit dans le canal 14 un élément de diamètre supérieur à celui dudit canal.

Le logement 12 prévu dans le demi-boîtier 2b est scindé en trois parties 12a, 12b et 12c de diamètres décroissants, les deux parties 12b et 12c délimitant entre elles un épaulement annulaire interne 18.

Le premier élément de contact fixe 5 est constitué par une broche 20 montée dans la partie 12b du logement 12. Cette broche 20 a un diamètre supérieur de quelques dixièmes de millimètre à celui du canal 14 de la masselotte 3. La broche 20 est solidaire d'un bouchon 22 qu'elle traverse axialement, ce bouchon 22 étant emmanché à force dans la partie d'extrémité 12c du logement 12.

L'autre extrémité de la broche 20 est par exemple soudée au conducteur 12 et est fixée au bouchon 22 par une brasure 23. Une fois le bouchon 22 fixé au demi-boîtier 2b, la broche 20 se trouve centrée axialement à l'intérieur du logement 12 en faisant saillie à l'intérieur de la partie centrale 12b dudit logement.

Le second élément de contact fixe 7 est constitué par une bague 25 en un matériau électriquement conducteur. La bague 25 est par exemple engagée à force dans la partie centrale 12b du logement 12, la bague étant introduite par la partie d'extrémité 12a de plus grand diamètre. La bague 25 comporte avantageusement une surface interne conique complémentaire de la partie conique 3b la masselotte 3. La bague 25 est par exemple soudée à l'extrémité du conducteur ll qui fait saillie à l'intérieur de la partie 12a du logement 12.

L'interrupteur 1 comprend également un organe de retenue élastiquement déformable constitué par au moins deux lames-ressorts 30 qui font saillie radialement à l'intérieur de l'interrupteur 1.

Ces deux lames-ressorts 30 diamétralement opposées sont interposées entre les deux faces d'extrémité des deux demi-boîtiers 2a et 2b, et sont immobilisées par les moyens de fixation utilisés pour assembler l'un à l'autre les demi-boîtiers 2a et 2b. Une fois cet assemblage effectué, les extrémités libres des deux lame-ressorts font saillie à l'intérieur de la partie 12a du logement 12 du demi-boîtier 2b. Les deux lames-ressorts 30 ont leurs extrémités libres déformées suivant une direction qui correspond globalement à celle du déplacement de la masselotte 3. Lors de l'opération d'assemblage de l'interrupteur, la masselotte 3 est placée dans sa première position en étant introduite dans le logement 10 du demi-boîtier 2a, et est maintenue en appui sur le fond du demi-boîtier 2a par les deux lames-ressorts 30 qui sont en appui contre la partie avant conique 3b de la masselotte 3.

Supposons que l'interrupteur est monté dans un circuit électrique embarqué dans un engin balistique par exemple. L'interrupteur 1 est alors à l'état ouvert, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de liaison électrique entre les deux conducteurs 11 et 12, étant donné que la masselotte 3 est maintenue éloignée des deux contacts fixes 5 et 7 situés dans le logement 12 du demi-boîtier 2b.

Supposons également que l'interrupteur 1 est monté de fa çon telle qu'il est sensible à une accélération susceptible de faire passer la masselotte 3 dans le logement 12 du demi-boîtier 2b pour atteindre sa seconde position.

Dès que l'engin est tiré, il est soumis à une accélération qui engendre une force d'inertie sur la masselotte 3. Lorsque l'accélération atteint un seuil prédéterminé, la force d'inertie appliquée par la masselotte 3 sur les lames-ressorts 30 devient suffisante pour permettre à la masselotte 3 de déformer les lames-ressorts 30 et se déplacer vers sa seconde position. Le seuil d'accélération au-delà duquel la masselotte 3 peut se déplacer vers sa seconde position est notamment fonction de la masse de la masselotte et de la raideur des lames-ressorts 30.

La figure 2 représente la masselotte 3 lorsqu'elle a atteint sa seconde position. Elle est alors reçue et immobilisée par la bague 25 du second élément de contact fixe 7, la broche 20 du premier élément de contact fixe 5 s'étant engagée dans le canal 14 de la masselotte 3. Du fait du diamètre de la broche 20 qui est supérieur à celui du canal 14, l'entrée de la broche 20 dans ledit canal 14 provoque l'élargissement de la fente 17. Il en résulte un accroissement du diamètre de la partie conique 3b de la masselotte 3, ce qui provoque le coincement relatif de cette partie conique sur la surface conique complémentaire de la bague 25. Dans le même temps, la broche 20 se trouve coincée dans le canal 14 de la masselotte 3. Dans ces conditions, l'interrupteur 1 est à l'état fermé, c'est-à-dire que la masselotte 3 établit une connexion électrique entre les deux conducteurs ll et 12.

Comme cela est également visible sur la figure 2, les lames-ressorts 30 se trouvent alors en appui sur le prolongement cylindrique 13 de la masselotte 3. Ce prolongement 13 maintient les lames-ressorts 30 légèrement déformées. Ensuite, quelles que soient les conditions d'accélération ou de décélération subies par l'engin, la masselotte 3 restera toujours et de manière irréversible dans sa seconde position en maintenant la connexion électrique entre les deux conducteurs ll et 12.

En effet, la masselotte 3 est d'une part retenue par les forces de friction résultant de son engagement dans la bague 25 et, d'autre part, empêchée de revenir vers sa première position du fait que les lames-ressorts 30 forment alors une butée. En effet, les forces de frottement exercées par les extrémités des lames-ressorts 30 sur le prolongement cylindrique 13 interdisent tout recul de la masselotte 3. De plus, l'appui des lames-ressorts 30 sur le demi-boîtier 2a augmente la rigidité de ce maintien.

Ainsi, le demi-boîtier 2a constitue une surface de butée qui empêche toute déformation des lames-ressorts 30 dans un sens inverse de celui autorisant le déplacement de la masselotte 3 de sa première à sa seconde position.

A titre d'exemple, la masselotte 3, la bague 25 et les lames-ressorts 30 sont réalisées en CuBe2 (cuivre au béryllium) qui donne une bonne conductibilité électrique et une grande résistance à la limite apparente d'élasticité, la broche 20 et son support 22 sont des pièces en laiton doré, et le boîtier 2 en polycarbonate.

Une variante de réalisation de l'invention est illustrée à la figure 5.

Selon cette variante, le second élément de contact fixe 7 est constitué par les lames-ressorts 30 elles-mêmes, c'est-à-dire que l'on a supprimé la bague 25. Les lames-ressorts 30 sont donc reliées par des moyens appropriés au conducteur 11, par soudure par exemple, et elles sont en appui et donc en contact électrique sur le prolongement 13 de la masselotte 3 lorsque cette dernière est dans sa seconde position, comme cela est illustré à la figure 5. Le premier élément de contact 5 est encore constitué par la broche fixe 20, et les moyens de blocage sont alors uniquement constitués par les lames-ressorts 30.

Selon une autre variante de réalisation de l'invention illustrée à la figure 6, le premier élément de contact n'est plus constitué par la broche 20 supporté par le bouchon 22 mais par ce bouchon 22 seul, et le second élément de contact 7 est constitué par la bague 25 décrite dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 4. Dans ce cas, la masselotte 3 peut être un corps plein sans canal 14, dégagement 15 et fente 17, et on peut obtenir un effet de coincement par la concordance des surfaces coniques de la partie avant 3b de la masselotte 3 et de la bague 25, les dimensions de ces éléments étant choisis de manière à ce que la masselotte 3, lorsqu'elle atteint sa seconde position fasse saillie au-delà de la bague 25 pour venir en appui sur le bouchon 22 et établir un contact électrique entre les deux conducteurs ll et 12. Cet effet de coincement peut être suffisant pour éviter le retour de la masselotte 3 dans sa première position, mais les lames-ressorts 30 peuvent très bien compléter cet effet de coincement pour augmenter la sécurité de fonctionnement de l'interrupteur.

Selon encore une autre variante de réalisation de l'invention illustrée à la figure 7, le premier élément de contact 5 n'est plus réalisé par le bouchon 22, comme dans le mode de réalisation précédent, ledit bouchon ayant été supprimé. Dans ce cas, les deux éléments de contact 5 et 7 sont respectivement constitués par la bague 25 et par les lames-ressorts 30.

D'une manière générale, il est à noter qu'il est possible de prévoir plusieurs lames-ressorts 30, par exemple régulièrement réparties angulairement et soli daires, par exemple, d'une rondelle pincée entre les demi-boîtiers 2a et 2b.

Enfin, en considérant le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 4, il est possible, lorsque la masselotte 3 s'étend sur une longueur relative courte, de limiter les moyens de blocage à la fente 17 seule dont l'ouverture permet le coincement relatif des parties coniques de la masselotte 3 et de la bague 25.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. En particulier, les éléments de contacts fixes peuvent être disposés différemment. En particulier, la bague 25 peut être scindée en deux demi-bagues qui sont respectivement engagées dans deux encoches prévues au niveau de la partie centrale 12b du logement 12. Enfin, le fonctionnement de l'interrupteur 1 reste le même dans le cas où il est monté à l'intérieur de l'engin pour être sensible à un mouvement de décélération, en particulier lors de l'impact de l'engin au sol ou sur une cible fixe ou mobile.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Interrupteur à commande accélérométrique destiné à être monté dans un circuit électrique embarqué dans un engin ou véhicule soumis à des accélérations et/ou décélérations, ledit interrupteur comprenant, à l'intérieur d'un logement d'un boîtier, deux éléments de contact électrique fixes, une masselotte de contact mobile par inertie d'une première à une seconde position et un organe de retenue déformable destiné à retenir la masselotte de contact mobile dans sa première position tant que celle-ci n'est pas soumise à une accélération ou décélération ayant atteint un seuil prédéterminé lui permettant de passer dans sa seconde position où elle vient réaliser une connexion électrique entre les deux éléments de contact fixes, ledit interrupteur étant caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens de blocage pour maintenir de façon irréversible la masselotte de contact (3) dans sa seconde position une fois qu'elle a atteint cette dernière.

2. Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de blocage comprennent l'organe de retenue qui est élastiquement déformable.

3. Interrupteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de retenue comporte au moins deux lames-ressorts (30) qui font saillie radialement à l'intérieur du logement (12) du boîtier et forment d'une part une butée élastique pouvant être déformée par la masselotte mobile (3) pour permettre son passage à sa seconde position et d'autre part une butée fixe qui retient la masselotte (3) dans cette seconde position.

4. Interrupteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les lames-ressorts (30) sont en appui sur une partie avant conique (3b) de la masselotte (3) et maintiennent cette dernière dans sa première position.

5. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier élé ment de contact fixe (5) est constitué par une broche axiale (20), et en ce que la masselotte (3) comporte à sa partie avant un canal axial (14) dans lequel est destinée à s'engager ladite broche (20) lorsque la masselotte est dans sa seconde position.

6. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le deuxième élément de contact fixe (7) est constitué par une bague axiale (25) comportant une surface interne conique dans laquelle est destinée à s'engager la partie avant conique (3b) de la masselotte (3) lorsque cette dernière est dans sa seconde position.

7. Interrupteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le canal axial (14) de la masselotte (3) présente un diamètre inférieur à celui de la broche (20), et en ce que les moyens de blocage comprennent une fente diamétrale (17) aménagée à la partie avant de la masselotte (3), ladite fente (17) coupant le canal (14) et s'étendant sur sensiblement toute sa longueur, ladite broche (20) provoquant lors de son introduction dans ledit canal (14) un élargissement de ladite fente (17) et un blocage de la masselotte (3) relativement à ladite bague (25) au niveau de leurs surfaces de contact coniques.

8. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le deuxième élément de contact fixe est constitué par les lames-ressorts (30) qui sont en appui sur la masselotte (3) lorsque cette dernière est dans sa seconde position.